Влияние водных растворов на электрические характеристики линий передачи в широких диапазонах частот и температур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Невежин Виталий Николаевич

• Невежин Виталий Николаевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Невежин Виталий Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

1 Обзор методов оценки влияния температуры и влаги

на электрические характеристики радиоэлектронных средств

1. 1 Обоснование необходимости учета влияния температуры и влаги

на элементы и устройства радиоэлектронных средств

1.2 Оценка воздействия температуры и влажности на элементы и устройства радиоэлектронных средств

1.3 Влияние химических и биологических компонент жидкости и органических материалов на электрические характеристики радиоэлектронных средств

1.4 Устройства, используемые для измерения электрофизических параметров растворов

1. 5 Цель и задачи работы

2 Методика оценки электропроводности и вносимых потерь водных растворов при изменении температуры

2.1 Модель и алгоритм для вычисления электропроводности жидкого раствора в коаксиальной камере по измеренным ^-параметрам при разной температуре

2.1.1 Анализ ^-параметров коаксиальной камеры с жидким раствором

в контейнере при разной температуре

2.1.2 Модель и алгоритм для вычисления электропроводности воды

2.1.3 Достоверность и адекватность модели для оценки электропроводности воды при разных температурах

2.2 Методика оценки вносимых потерь водных растворов при

изменении их температуры в коаксиальной камере

2.2.1 Методика оценки вносимых потерь водных растворов при

разных температурах и концентрациях химического состава

2.2.2 Оценка вносимых потерь водных растворов при положительных

и отрицательных температурах и разных концентрациях химического состава

2.2.3 Оценка вносимых потерь жидкостей при разных температурах

и концентрациях химического состава

2.2.4 Анализ ^-параметров коаксиальной камеры с сухими и влажными органическими материалами при разных температурах

2.3 Анализ методом главных компонент ^-параметров коаксиальной камеры с водными растворами при изменении температуры

2.4 Основные результаты раздела

3 Оценка влияния температуры и влажности на электрические

характеристики линий передачи

3.1 Методика анализа электрических параметров линий передачи, покрытых пленкой воды и слоем льда при различных температурах

3.2 Влияние покрытия и температуры на электрические характеристики микрополосковой линии

3.2.1 Влияние сплошного покрытия пленкой воды

3.2.2 Влияние частичного покрытия пленкой воды

3.2.3 Влияние сплошного покрытия слоем льда

3.2.4 Влияние частичного покрытия слоем льда

3.3 Влияние покрытия и температуры на электрические характеристики копланарной линии

3.3.1 Влияние сплошного покрытия пленкой воды

3.3.2 Влияние частичного покрытия пленкой воды

3.3.3 Влияние сплошного покрытия слоем льда

3.3.4 Влияние частичного покрытия слоем льда

3.4 Апробация методики оценки влияния пленки воды и слоя льда

на частотные зависимости ^-параметров микрополосковой линии

3.5 Оценка влияния коаксиального перехода на ^-параметры линии

передачи на печатной плате

3.6 Основные результаты раздела

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние водных растворов на электрические характеристики линий передачи в широких диапазонах частот и температур»

Актуальность работы

Современные радиоэлектронные средства (РЭС) занимают все большее место в жизни человека. Они находят применение в самых разнообразных областях, включая бытовое, промышленное, медицинское и специальное назначения. Обеспечение устойчивой и бесперебойной связи, контроля и управления различными критичными системами и устройствами предъявляет все более жесткие требования к надежности и безопасности при эксплуатации РЭС. Влияние внешних климатических (температура, влажность воздуха, давление и пр.) факторов на элементы и устройства РЭС может сопровождаться ускоренным старением, изменением электрических параметров и характеристик РЭС и пр., что снижает их надежность и повышает восприимчивость к дестабилизирующим воздействиям.

Влажность может различно влиять на материалы, из которых состоят элементы и устройства РЭС. Так, воздействие высокой или низкой влажности воздуха на резину и полимеры сопровождается диффузией воды, а воздействие температуры окружающей среды на материал может значительно повлиять на процессы диффузии, что может сопровождаться разной скоростью изменения электрических и механических свойств материала. Низкая влажность воздуха приводит к растрескиванию и хрупкости некоторых полимеров, а высокая -значительно усиливает процесс конденсации и фазовый переход воды из газообразного в жидкое агрегатное состояние с образованием пленок и капель воды, которые могут существенно увеличиться на поверхности материала за короткий период времени. Рост толщины пленки воды, вследствие повышенной влажности воздуха различно влияет на электрические характеристики РЭС, что в некоторых случаях критично, особенно для высокочастотных аналоговых и быстродействующих цифровых схем. Кроме того, появление пленки воды может повлечь коррозию металлических частей в местах пайки компонентов, механических соединений и пр., что может вызвать необратимый отказ или

повреждение РЭС. Также пленка воды на поверхности РЭС может быть благоприятной средой для размножения биологических объектов (БО), жизнедеятельность которых может привести к изменению электрических характеристик РЭС, что может повлечь изменения характеристик компонентов РЭС или его отказ. Эксплуатация РЭС в загрязненной среде и с повышенной влажностью воздуха может привести к образованию жидкого раствора на поверхности РЭС, что повлияет на его электрические характеристики, а высыхание воды в растворе приведет к образованию твердого вещества на поверхности РЭС. При этом электрические характеристики РЭС при данных видах воздействия могут меняться из-за изменения электрофизических параметров водных растворов на поверхности РЭС, вследствие перехода из одного состояния в другое. Данные явления слабо изучены, особенно для высокочастотных аналоговых и быстродействующих цифровых схем, но их учет актуален, особенно для критичных РЭС, проектируемых для эксплуатации в сложных загрязненных климатических условиях. Таким образом, разработка моделей и методик оценки влияния водных растворов на электрические характеристики элементов и устройств РЭС в широких диапазонах частот и температур весьма актуальна.

Объектом исследования являются водные растворы с разным химическим составом, расположенные на микрополосковой, копланарной и в коаксиальной линиях передачи при их различной температуре, а предметом -частотно-зависимые матрицы коэффициентов передачи и отражения этих линий с данными водными растворами.

Степень разработанности темы. Существенный вклад в развитие моделей воды и полярных жидкостей внесли Debye P., Cole K. и Cole R., а в теории взаимодействия электромагнитных волн с водой и льдом -В.Г. Артемов, U. Kaatze, V. Uhlendorf и др. Измерением электрофизических параметров водных растворов занимаются В.А. Журавлев, А.Е. Луньков, Д.Г. Ковалев, В.И. Сусляев и др. Исследованием влияния процессов

конденсации воды на электрические параметры РЭС занимаются H. Conseil-Gudla, R. Ambat и др. Оценкой влияния химического состава органических загрязнителей в воде на электрофизические параметры РЭС занимаются O. Korostynska, A. Mason и др., а электрофизических параметров органических жидкостей - K. Seungwan, M. Harutyun, A. Kandwal, T. Igbe и др. Изменения электрофизических параметров жидкостей с температурой исследуют A.A. Abduljabar, H. Hamzah, A. Porch и др. Разработкой методик эксплуатации различных РЭС при повышенной влажности занимаются J.J. Huselstein, F. Richardeau, M.T. Zarifi и др. Коррозийный процесс из-за воздействия температуры и влажности, исследуют Z. Jiang, X. Liu, D. Minzari и др. Обледенение различных деталей и узлов РЭС под воздействием температуры и влажности исследуют N.O. Renno, A. Arbor, E. Madi, K. Pope и др. Между тем мало исследованы влияния температуры и влаги, проявляющиеся в виде водных растворов с заданным химическим составом и появлением БО на поверхности элементов и СВЧ-устройств, входящих в состав РЭС, что важно при проектировании критичных РЭС, эксплуатируемых в сложных климатических и промышленных условиях.

Цель работы - разработать модель и методику оценки влияния водных растворов на электрические характеристики линий передачи в широких диапазонах частот и температур. Для ее достижения надо решить следующие задачи:

1. Разработать модель для оценки частотных зависимостей электропроводности водных растворов с разным химическим составом, в широком диапазоне температур.

2. Предложить методику анализа водных растворов с разным химическим составом, размещенных в коаксиальной камере при воздействии на них температуры.

3. Оценить по предложенной методике влияние водных растворов с разным химическим составом и агрегатным состоянием на элементы матрицы рассеяния (^-параметры) микрополосковой и копланарной линий передачи.

Научная новизна

1. Создана модель для оценки электропроводности воды, отличающаяся учетом положительных и отрицательных температур коаксиальной камеры с водой в контейнере и без нее на основе измеренных частотных зависимостей матриц коэффициентов рассеяния.

2. Разработана методика для оценки зависимости химического состава водных растворов от температуры окружающей среды, отличающаяся использованием измеренных матриц рассеяния коаксиальной камеры с образцами в контейнере и без, с наглядной визуализацией измеренных значений.

3. Разработана методика для оценки влияния температуры и влажности на электрические характеристики микрополосковой и копланарной линий передачи, отличающаяся использованием модели однородной пленки воды и слоя льда для имитации влияния климатического воздействия на РЭС.

Теоретическая значимость

1. Исследовано влияние температуры и химического состава на частотно-зависимые матрицы рассеяния водных растворов.

2. Предложен нетрадиционный подход к оценке климатического воздействия на электрические характеристики линий передачи, основанный на электрических и геометрических параметрах конденсата.

3. Доказано наличие связи между химическим составом раствора и температурой с использованием матриц рассеяния и метода главных компонент.

4. Проведена модернизация существующей методики вычисления вносимых потерь материалов при температурном воздействии.

Практическая значимость

1. Разработаны практические рекомендации для измерения матриц рассеяния коаксиальной камеры при изменении температуры.

2. Показаны перспективы использования водных растворов для имитации климатического воздействия на линии передачи ПП РЭС.

3. Разработаны практические рекомендации для оценки влияния влаги и температуры на электрические характеристики микрополосковых и копланарных линий передачи.

4. Представлены рекомендации по дальнейшему совершенствованию существующих методик для оценки климатического воздействия.

5. Результаты использованы в 4 НИР и учебном процессе ТУСУРа (три акта внедрения).

Методология и методы исследования. В работе применены аналитические методы, метод конечных элементов, метод конечных разностей во временной области, метод главных компонент, лабораторные эксперименты.

Положения, выносимые на защиту

1. Созданная модель для оценки электропроводности водных растворов позволяет, на основе измеренных ^-параметров коаксиальной камеры с размещенным внутри контейнера раствором и без него, оценить с относительной разницей значений не более 10% электропроводность растворов с разным химическим составом в диапазонах частот от 10 МГц до 6 ГГц и температур от минус 50 до 100°С.

2. Разработанная методика оценки зависимости химического состава водных растворов от температуры окружающей среды позволяет выявить изменения вносимых потерь для водного раствора без примесей при изменении температуры от минус 50 до 50°.

3. Разработанная методика оценки влияния температуры и влаги на микрополосковую линию передачи позволяет определить изменение её

граничной частоты до 6 ГГц вследствие воздействия на неё температуры и влаги и при образовании на ней однородной пленки воды.

Достоверность результатов подтверждена их согласованностью с результатами из других источников, апробацией на конференциях и публикацией в рецензируемых журналах.

Использование результатов исследований

1. НИР «Комплекс фундаментальных исследований по электромагнитной совместимости» в рамках конкурса научных проектов, выполняемых коллективами исследовательских центров и (или) научных лабораторий образовательных организаций высшего образования. Научно-исследовательская лаборатория фундаментальных исследований по электромагнитной совместимости, проект FEWM-2020-0041, 2020-2021 гг.

2. НИР «Влияние температуры и влажности на взаимодействие рецепторов и источников электромагнитного излучения вблизи произвольно расположенных и частично замкнутых электромагнитных барьеров», грант РНФ №19-79-10162, 2020-2021 гг.

3. НИР «Влияние температуры и влажности на взаимодействие рецепторов и источников электромагнитного излучения вблизи произвольно расположенных и частично замкнутых электромагнитных барьеров», грант РНФ №19-79-10162-П, 2022-2024 гг.

4. НИР «Методология автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры, функционирующей в условиях деструктивных воздействий» Проект FEWM-2024-0005, 2024-2025 гг.

5. Учебный процесс радиотехнического факультета ТУСУРа (бакалавриат, магистратура).

Апробация результатов. Результаты докладывались на Всерос. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР» (Томск, 2021), Межд. науч.-практ. конф. «Электронные средства и системы управления» (Томск, 2021), Int. conf. of young specialists on

micro/nanotechnologies and electron devices (Эрлагол (Алтай), 2021 и 2024), Ural-Siberian conf. on biomedical engineering, radioelectronics and information technology (Екатеринбург, 2022), Int. Ural conf. on electrical power engineering (Екатеринбург, 2022), Radiation and scattering of electromagnetic waves (Дивноморское, 2023).

Публикации. Результаты опубликованы в 10 работах (1 без соавторов):

Тип публикации Количество

Статья в журнале из перечня ВАК 2

Доклад в трудах конференции, индексируемой WoS/Scopus 5

Доклад в трудах международной конференции 3

ИТОГО: 10

Личный вклад. Все результаты работы получены автором лично или при его непосредственном участии. Основной вклад автора заключается в подготовке и проведении экспериментов, а также их последующем описании.

Структура и объем. В состав диссертации входят введение, 3 раздела, заключение, список сокращений и условных обозначений, список литературы из 117 наименований. Объем диссертации с приложениями - 130 с., в т.ч. 62 рисунка и 4 таблицы.

Краткое содержание работы. Во введении представлена краткая характеристика работы. В разделе 1 выполнен обзор климатического воздействия на элементы и устройства РЭС. Описаны существующие методы учета влияния климатических факторов окружающей среды на изменение электрофизических характеристик. В разделе 2 представлена электрофизическая модель водных растворов, позволяющая учитывать воздействие температуры и влажности воздуха, а также представлена методика для оценки влияния климатических факторов среды на электрические параметры на примере органических материалов. Кроме того, показано влияние температуры на электрические характеристики разных жидкостей в жидком и твердом агрегатных состояниях с возможностью ее визуализации. В разделе 3 созданные модели воды и льда сравнены с существующими, а

созданная методика апробирована. В заключении рассмотрены основные результаты работы, даны рекомендации по оценке воздействия температуры и влажности на элементы и устройства ПП и приведены перспективы ее совершенствования. В Приложении А приведены копии актов о внедрении результатов диссертационной работы, а в Приложении Б - копии документов об индивидуальных достижениях.

1 Обзор методов оценки влияния температуры и влаги на электрические характеристики радиоэлектронных средств

1.1 Обоснование необходимости учета влияния температуры и влаги на элементы и устройства радиоэлектронных средств

Современные радиоэлектронные средства (РЭС) все больше проникают в повседневную жизнь человека, делая его зависимым не только от разных гаджетов и средств связи, но и от критичных РЭС, например, имплантируемых устройств, протезов и пр. Важность бесперебойной работы критичных РЭС сложно оценить, поскольку даже единичный отказ может привести к значительным материальным потерям или человеческим жертвам. Подобные отказы вследствие воздействия различных факторов и климатически неблагоприятных условий [1] могут проявляться непредсказуемо. Например, конденсация воды внутри летательного аппарата, вследствие высокой влажности, может привести к непредсказуемому отказу элементов РЭС и как следствие потери управления, что может повлечь человеческие жертвы. Известен случай, когда вода сконденсировалась на критичных узлах РЭС американского самолета В-2, что вызвало отказ бортовой системы навигации повлекшее его крушение и материальные потери (2 млрд. $) [2]. Одной из причин катастрофы, является то, что в стандарте [3] для военно-воздушных сил США не рассматривался случай, когда изменяются характеристики бортовой аппаратуры вследствие воздействия на неё влаги.

Климатические факторы, воздействующие на различные РЭС весьма обширны, их разделяют по видам физического воздействия, включающих температуру, относительную влажность воздуха, максимальное и минимальное атмосферное давление [4]. Резкое изменение давления внешней среды является причиной образования конденсата на различных частях РЭС, что весьма актуально для любых летательных аппаратов при наборе или снижении высоты. Уменьшение размеров элементов и узлов РЭС, повышение тактовых частот и

снижение уровня питающих напряжений серьезнее обостряет эту проблему. В результате чувствительность различных РЭС к воздействию влажности и температуры воздуха существенно возрастает, что делает необходимым учет влияния температуры и влаги на этапе проектирования элементов и устройств РЭС, что повысит их надежность в процессе эксплуатации.

При эксплуатации элементы и устройства РЭС подвержены воздействию дополнительных факторов, которые в совокупности с климатическими могут привести к ускоренному процессу деградации и изменению их электрических характеристик. К таким факторам можно отнести: механические, биологические, химические, электромагнитные, радиационные и пр. [5]. Механические факторы воздействия подразделяют на статические и динамические нагрузки оказываемые на РЭС, а при воздействии температуры и влаги механические характеристики могут существенно деградировать, что приведет к более быстрому износу и как следствие неработоспособности РЭС. Степень воздействия биологических факторов зависит от климатических условий эксплуатации, а также от материалов входящих в состав РЭС, с возможными благоприятными условиями для жизнедеятельности биологических объектов (БО), что также может оказать влияние на работоспособность РЭС. Химическое воздействие проявляется при воздействии химически активных веществ на материалы РЭС, а под воздействием температуры и влаги химические процессы могут существенно ускориться. Радиационное воздействие оказываемое частицами с высокой энергией и проникающей способностью, могут изменить электрофизические параметры материала, его внутренние связи, что окажет влияние на носители зарядов и повлечет различные изменения характеристик РЭС. Электромагнитное воздействие естественного происхождения, проявляется в виде космического излучения звезд, разрядов молний, магнитным полем Земли и пр., а искусственного, различными устройствами и системами созданными

человеком, и как правило учитывается при оценки электромагнитной совместимости (ЭМС) РЭС на этапе проектирования.

Совокупная оценка воздействия всех вышеперечисленных факторов весьма сложна и требует значительных ресурсов для получения достоверных результатов. В связи с этим, появилось множество документов и различных стандартов, регламентирующих и направленных на обеспечение стабильной работы РЭС при заданных условиях окружающей среды. Например, в [6-10] регламентируются технические условия эксплуатации, хранения, транспортировки и пр., а также приводятся методы воздействия повышенной и пониженной температуры и влажности воздуха на РЭС. Повышение эксплуатационных характеристик РЭС, а также увеличение их общего срока службы, рассмотрено в [11], а воздействие различных по химическому составу жидкостей на процессы деградации элементов и узлов РЭС в [12].

Давление окружающей среды оказывает не меньшее влияние на работоспособность РЭС, чем другие факторы [13], поскольку у поверхности земли оно значительно отличается от давления на большой высоте, что приводит к образованию конденсата и изменению электрофизических параметров РЭС [14]. Для защиты используют защитные кожухи или исключают прямое воздействие влажности на компоненты [15]. В условиях высокой влажности накопившийся конденсат на поверхности элементов и устройств РЭС может собираться в капли воды, которые растворяют различные соли, что образует кислотное-щелочное основание, являющееся химически активным и способное повредить материал и его внутреннюю структуру [16].

В результате при проектировании критичных элементов и узлов РЭС необходимо учитывать влияние температуры и влаги, а также химических и биологических веществ на электрические и электрофизические параметры и характеристики РЭС в целом.

1.2 Оценка воздействия температуры и влажности на элементы и устройства радиоэлектронных средств

С момента появления РЭС, разрабатываются различные методы и способы, которые позволяют учесть при проектировании условия эксплуатации РЭС. В основном они направлены на минимизацию последствий от влияния внешних факторов окружающей среды. Повышение устойчивости РЭС к внешнему климатическому воздействию осуществляют с применением натурных или виртуальных испытаний. При натурных испытаниях получают более достоверные результаты близкие к реальным условиям эксплуатации, а при виртуальных исследуют поведение электрических характеристик РЭС при аномальных климатических воздействиях с возможным их учетом при последующем проектировании. Используя различные математические модели, включающие электрофизические параметры пленки воды, моделируют воздействие температуры и влаги на элементы и устройства РЭС. Однако единой электрофизической модели воды от температуры не существует, поэтому используют модели воды в жидком, твердом или газообразном агрегатных состояниях.

Методы оценки воздействия влажности и температуры, а также технические требования к эксплуатации РЭС при воздействии различных факторов в т. ч. климатических [17], постоянно совершенствуются. Одним из методов учета влияния температуры и влажности, является моделирование с добавлением к существующей схеме паразитных параметров в виде компонентов с сосредоточенными параметрами. Так, в схему добавляются дополнительные сопротивления, значение которых выбираются так, чтобы учесть воздействие влаги. Значения этих сопротивлений может быть значительно уменьшено при высокой влажности, что может привести к существенному изменению электрических характеристик РЭС [18]. Схоже получают оценку конденсации воды, происходящей из-за циклического изменения температуры при повышенной влажности воздуха внутри корпуса

РЭС [19]. Высокое значение теплоемкости материалов используемых в РЭС, приводит к существенной разнице температуры между разными элементами и узлами РЭС, вследствие воздействия климатических факторов, что также повышает вероятность повреждения РЭС. В [20] к основным последствиям воздействия температуры и влажности относят увеличение тока утечки, вплоть до короткого замыкания, и электрохимическую миграцию, что может привести к неисправностям РЭС.

Циклическое воздействие температуры на РЭС увеличивает скорость его старения, сопровождающегося постепенной деградацией его различных элементов и узлов [21]. Например, циклическое изменение температуры приводит к изменению геометрии проволочных соединений, расслоению припоя и появлению трещин. При этом моделировать подобные изменения, в т. ч. связанные со старением, изломами, отслоением или повреждением компонентов РЭС, весьма сложно, поскольку данные процессы плохо прогнозируемы, поэтому оценку климатического воздействия проводят при реальных испытаниях РЭС, которые могут быть достаточно продолжительны [22]. В результате влияние температуры и влажности воздуха напрямую влияет на процессы конденсации воды, что может оказать влияние на работоспособность РЭС.

Обеспечение надежной и бесперебойной связи в климатически сложных условиях является критически важным. Так, при образовании на микрополосковой антенне воды в жидком или твердом агрегатных состояниях, ее основная частота может смещаться, в связи с изменением ег воды в жидком (ег-80) и твердом (ег-3,2) агрегатных состояниях [23]. Спиральные антенны на печатной плате (1111), могут использоваться в летательных аппаратах, а появление конденсата в различных местах на антенне снижает их эффективность и вносит помехи на низких и высоких частотах в зависимости от места появления конденсата, что ослабляет амплитуду полезного сигнала по сравнению с уровнем помех [24]. В целом воздействие температуры и

влажности на средства связи может по-разному оказывать влияние на электрические характеристики приемопередающих устройств, в т. ч. из-за воздействия растворенных в воде веществ, при ее контакте с РЭС. Соленость морей мирового океана отличается в зависимости от географического положения, что оказывает влияние на электрофизические параметры воды [25]. Конденсация воды с различным химическим составом на линии передачи (ЛП), расположенные на ПП может оказать различное влияние на ее электрические характеристики [26]. Неучет подобного воздействия при проектировании может привести к нарушению в работе устройства, сокращению его срока службы и повышенным уровням помехоэмиссии и восприимчивости к электромагнитным помехам [27].

При монтаже ПП могут использовать припои с содержанием различных кислот. Недостаточная промывка после пайки и эксплуатация устройства с такой ПП при небольшом значении влажности воздуха может вызвать значительный ток утечки, характерный для случая эксплуатации при высокой относительной влажности воздуха [28]. Кроме того в жестких условиях эксплуатации РЭС её компоненты могут нагреваться или охлаждаться, что создает градиент температур вокруг них и вызывает конденсацию воды внутри корпуса. Появление капель воды, с увеличением их количества, образует водяную пленку, электрофизические параметры которой могут значительно отличаться в зависимости от условий окружающей среды. Увеличение толщины водяной пленки приводит к повышенным амплитудам паразитного тока и влияет на амплитуду и форму сигнала [29], что может снизить производительность РЭС и повысить потребление электроэнергии [30-32].

Известно [33], что при влажности воздуха более 50% возникает риск конденсации воды на поверхности ПП в виде тонкой водяной пленки, влияющей на ее работоспособность. В [34] установлено, что при влажности воздуха до 70% вероятность выхода из строя РЭС минимальна, свыше 85% он более вероятен, а при 100% вода появляется на 1111, и вероятность отказа РЭС

максимальна [35]. В этой связи, четверть всех отказов РЭС связана с влажностью, а половина - непосредственно с температурой [36].

Отказы возникающие вследствие воздействия влаги на электронные компоненты и материалы РЭС весьма различны. Для простых компонентов, таких как конденсаторы, транзисторы, резисторы и пр. наблюдается изменение их электрических характеристик, для интегральных схем их поведение может быть гораздо сложнее. Например, вследствие изменения подвижности зарядов, диэлектрических потерь, появление химической и электрохимической коррозии. Конденсация воды из атмосферного воздуха на охлажденной поверхности происходит в виде капельной или пленочной конденсации. При капельной конденсации поверхность покрывается каплями разного размера, между которыми есть воздушный промежуток. Пленочная конденсация характеризуется образованием слоя воды, прежде всего на металлических поверхностях. Кроме того, процессы конденсации воды могут изменяться от механизма пленочной к капельной конденсации и наоборот при увеличении слоя воды [37]. Стоит отметить, что различие в физическом принципе конденсации воды на элементах и устройствах 1111 напрямую влияет на процессы, приводящие к их нарушениям и отказам. В зависимости от конденсации воды в виде пленки или капель последствия повреждения РЭС могут быть различны [38]. Так, на металлических и электропроводящих частях РЭС могут образовываться трещины и расслоение металла, а на не металлических дополнительно нарушаются структура внутренних связей и снижается их прочность [39]. Для защиты элементов и устройств РЭС от подобного воздействия известны различные способы, а именно создание герметичного корпуса и нанесение влагозащитного покрытия. При этом, если на влагозащитном покрытии образуется конденсат в виде водяной пленки или слоя льда с химически активными веществами образующихся при конденсации воды в присутствии некоторых солей в воздухе или внутри РЭС [40], то это

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Невежин Виталий Николаевич, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ходаков В.Е. Природно-климатические факторы и социально-экономические системы / Ходаков В.Е., Соколова Н.А. - М.: НИЦ ИНФРА-М. - 2016. - 604с.

2. Popular mechanics [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.popularmechanics.com/military/aviation/a60296270/most-expensive-plane-crash-in-history/ (дата обращения: 25.01.2025).

3. MIL-STD-81OC. Military standart environmental test method. - 1975. - 258p.

4. Зеленский В.А. Основы конструирования, технологии и надежности радиоэлектронных средств: учебное пособие / В.А. Зеленский, К.И. Сухачев. - Самара: Самарский университет, 2020. - 146 с.

5. ГОСТ 20.57.406-81 Комплексная система контроля качества. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний. - М.: Стандартинформ. - 2005. - 133c.

6. ГОСТ 15150-69 Средства связи, информатики и сигнализации реабилитационные электронные Машины приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортировка в части воздействия климатических факторов внешней среды. - М.: Стандартинформ. -2006.- 72c.

7. ГОСТ 15150-69 Машины приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортировка в части воздействия климатических факторов внешней среды. - М.: Стандартинформ. -2010.- 71c.

8. ГОСТ 14254-2015 Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP). (IEC 60529:2013) - М.: Стандартинформ. -2016.- 39с.

9. ГОСТ 16962.1-89 Изделия электротехнические. Методы испытаний на устойчивость к климатическим внешним воздействующим факторам М.: Государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам. - 78с.

10. ГОСТ 15543.1-89 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам М.: Государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам. - 34с.

11. Conseil-Gudla H. Humidity build-up in electronic enclosures exposed to different geographical locations by RC modelling and reliability prediction / H. Conseil-Gudla, Z. Staliulionis, S. Mohanty, M.S. Jellesen, J.H. Hattel, R. Ambat // Microelectronics Reliability. - 2018. - Vol. 82. - P. 1361-146.

12. Conseil-Gudla H. Humidity Build-Up in a Typical Electronic Enclosure Exposed to Cycling Conditions and Effect on Corrosion Reliability / Conseil-

Gudla H. Conseil H., Gudla V.C., Jellesen M.S., Ambat R. // IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology. -2016. - Vol. 6, P. 1379-1388.

13. Space engineering ECSS-E-ST-03C // Space engineering testing. - 2012. -143p.

14. Marshal W. L. Electrical conductance of liquid and supercritical water evaluated from 0 °C and 0.1 MPa to high temperatures and pressures. Reduced-state relationships // J. Chem. Eng. Data. - 1987. - Vol. - P.221-226.

15. ГОСТ Р МЭК 60068-2-82-2017 Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-82 Испытания. Испытания XW: Методы испытания усов в электронных и электротехнических компонентах -М.: Стандартинформ. - 2017. - 28с.

16. Jiang Z. Analysis of the influence and mechanism of the pollution condensation environment on the electrochemical migration behaviour of printed circuit board with immersion silver / Z. Jiang, X. Liu, J. Song, Y. Tan, H. Zhang, J. Wu, C. Dong, K. Xiao // Corrosion Science. - 2024. - Vol. 233, P. 1-12.

17. Verdingovas V. Analysis of surface insulation resistance related failures in electronics by circuit simulation / V. Verdingovas, S. Joshy, M. S. Jellesen, R. Ambat // Circuit World. - 2017. - Vol. 43(2), P. 45-55.

18. Verdingovas V. Analysis of surface insulation resistance related failures in electronics by circuit simulation / V. Verdingovas, S. Joshy, M.S. Jellesen, R.Ambat // Circuit World. - 2017. - Vol. 43, no 2. - P. 45-55.

19. Joshy S. Circuit analysis to predict humidity related failures in electronics -Methodology and recommendations / S. Joshy, V. Verdingovas, M.S. Jellesen, R. Ambat // Microelectronics Reliability. - 2019. - Vol. 93. - P. 81-88.

20. Baylakoglu i. The detrimental effects of water on electronic devices / i Baylakoglu, A. Fortier, S. Kyeong, R. Ambat, H. Conseil-Gudla, M. H. Azarian, M.G. Pecht // e-Prime-Advances in electrical engineering, Electronics and energy. - 2021. - Vol. 1, No. 100016. - P. 1-20.

21. Smet V. Ageing and failure modes of IGBT modules in high-temperature power cycling / V. Smet, F. Forest, J.J. Huselstein, F. Richardeau, Z. Khatir, S. Lefebvre, M. Berkani // IEEE transactions on industrial electronics. - 2011. - Vol. 58, no 10. - P. 4931-4941.

22. ГОСТ 9.719-94 Единая система защиты от коррозии и старения. Материалы полимерные. Методы испытаний на старение при воздействии влажного тепла, водяного и соляного тумана. М.: Межгосударственный стандарт. - 1997. - 13с.

23. Kozak R. Patch antenna sensor for wireless ice and frost detection / R. Kozak, K. Khorsand, M.T. Zarifi // Scientific reports. - Vol. 11, no. 13707.

24. Schoenlinner B. Cabin ceiling-integrated broadband antenna for wireless services in passenger aircraft / B. Schoenlinner, M. Steinmayer, B. Schulte // 2012 9th European radar conference, Amsterdam, Netherlands. - 2012. - P. 520-523.

25. Zhou Y. Seawater debye model function at L-band and its impact on sa-linity retrieval from aquarius satellite data / Y. Zhou, R.H. Lang, E.P. Dinnat, D.M. Le Vine // IEEE Transactions on geoscience and remote sensing. - 2021. -Vol. 59, no. 10. - P. 8103-8116.

26. Комнатнов М.Е. О совместных климатических и электромагнитных испытаниях радиоэлектронной аппаратуры / М.Е. Комнатнов, Т.Р. Газизов // Доклады ТУСУР. - 2014. - №4(34), ч. 1. - С. 39-45.

27. Комнатнов М.Е. Методика оценки уровня излучаемой помехоэмиссии интегральной схемы в ТЕМ-камере при температурном воздействии // Доклады ТУСУР. - 2024. - № 3 (27). - С. 30-36.

28. Piotrowska K., Verdingovas V., Ambat R. Humidity-related failures in electronics: effect of binary mixtures of weak organic acid activators / K. Piotrowska, V. Verdingovas, R. Ambat // Journal of materials science: Materials in electronics. - 2018. - Vol. 29, no 20. - P. 17834-17852.

29. Yi P. Electrochemical migration behavior of copper-clad laminate and electroless nickel/immersion gold printed circuit boards under thin electrolyte layers. / P. Yi, K. Xiao, K. Ding, C. Dong, X. Li // Materials. - 2017. - Vol. 10. - No. 137. - P. 1-10.

30. Onibonoje M.O. A distributed control wireless system for environmental humidity determination based on adaptive controller model // Scientific African. - 2021. - Vol. 1. - P. 1-11.

31. Conseil-Gudla H. Humidity buildup in electronic enclosures exposed to constant conditions / H. Conseil-Gudla, Z. Staliulionis, M.S. Jellesen, M. Jabbari, J.H. Hattel, R. Ambat // IEEE Trans. on components, packaging and manufacturing technology. - 2017. - Vol. 7, no. 3. - P. 412-423.

32. Ambat R. Improving intrinsic corrosion reliability of printed circuit board assembly / R. Ambat, H. Conseil-Gudla // 18th Electronics packaging technology conf. - Singapore, 30 November - 03 Dec. - 2016. - P. 540-544.

33. Суппа М., Кузнецова Т. Методика исследования и испытаний влагозащитных покрытий, паяльных паст и технологических процессов // Технологии в электронной промышленности. - 2014. - №. 7. - С. 78-82.

34. Jacobsen J. B. Climatic challenges and product level solutions for electronics in demanding applications / J.B. Jacobsen, J.P. Krog, L. Rimestad, A. Riis, A.H. Holm, // in IMAPS Nordic. - 2012. - P. 1-8.

35. Jacobsen J.B. Climatic challenges and product level solutions for electronics in demanding applications / J.B. Jacobsen, J.P. Krog, L. Rimestad, A. Riis, A.H. Holm // IMAPS Nordic Annual Conference 2012. - Helsingor, Denmark, 2-4 September 2012. - P. 1-8.

36. Wang H. Toward reliable power electronics: Challenges, design tools, and opportunities / H. Wang, M. Liserre, F. Blaabjerg // IEEE Industrial electronics magazine. - 2013. - Vol. 7(2). - P. 17-26.

37. Sheng Q. et al. On the onset of surface condensation: formation and transition mechanisms of condensation mode // Scientific reports. - 2016. - Vol. 6, no. 30764. P. 1-9.

38. Minzari D. On the electrochemical migration mechanism of tin in electronics / D. Minzari, M. S. Jellesen, P. Moller, R. Ambat // Corrosion science. - 2011. -Vol. 53, no. 10. - P. 3366-3379.

39. Osenbach J. W. Corrosion-induced degradation of microelectronic devices // Semiconductor science and technology. - 1996. - Vol. 1, no. 2. - P. 155162.

40. Jiang Z. Analysis of the influence and mechanism of the pollution condensation environment on the electrochemical migration behaviour of printed circuit board with immersion silver / Z. Jiang, X. Liu, J. Song, Y. Tan, H. Zhang, J. Wu, C. Dong, K. Xiao // Corrosion Science. - 2024. - Vol. 233. -No. 112076. - P. 1-12.

41. Artemov V. The Interaction of electromagnetic waves with water. The Electrodynamics of water and ice // Springer series in chemical physics. -2021. - Vol. 124. - P. 54-104.

42. Zhao L. Changes of water hydrogen bond network with different externalities / L. Zhao, K. Ma, Z. Yang // International journal of molecular sciences. -2015. - Vol. 16, no. 4. - P. 8454-8489.

43. Ley S. Ultra-wideband temperature dependent dielectric spectroscopy of porcine tissue and blood in the microwave frequency range / S. Ley, S. Schilling, O. Fiser, J. Vrba, J. Sachs, M. Helbig // Sensors. - 2019. - Vol. 19. -No. 7. - PP. 1-21. DOI: 10.3390/s19071707

44. Gregory A.P. Validation of a broadband tissue-equivalent liquid for SAR measurement and monitoring of its dielectric properties for use in a sealed phantom / A.P. Gregory, K. Quelever, D. Allal, O. Jawad // Sensors. - 2020. -Vol. 20. - No. 10. - PP. 1-13. DOI: 10.3390/s20102956

45. Kaatze U. Complex permittivity of water as a function of frequency and temperature // Journal of Chemical & Engineering Data. - 1989. - Vol. 34(4). - P. 371-374. DOI: 10.1021/je00058a001.

46. Cole, K.S.; Cole, R.H. Dispersion and Absorption in Dielectrics I. Alternating Current Characteristics. J. Chem. Phys. 1941, 9, 341-351.

47. Ley S. Ultra-Wideband temperature dependent dielectric spectroscopy of porcine tissue and blood in the microwave frequency range / S. Ley, S. Schilling, O. Fiser, J. Vrba, J. Sachs, M. Helbig // Sensors (Basel, Switzerland). - 2019. - Vol. 19, no 7. - P. 1-21.

48. Gregory A.P. Validation of a broadband tissue-equivalent liquid for SAR measurement and monitoring of its dielectric properties for use in a sealed phantom / A.P. Gregory, K. Quelever, D. Allal, O. Jawad // Sensors (Basel, Switzerland). - 2020. - Vol. 20, no. 2956. - P. 1-13.

49. Lun'kov A.E. Dispersion of water conductivity in the frequency range of 104106 Hz / A.E. Lun'kov, D.G. Kovalev // Russian journal of electrochemistry. -2019. - Vol. 55. - P. 1246-1250.

50. Zhuravlev V.A. Analysis of dielectric spectra of water with conductive impurities in a wide frequency range / V.A. Zhuravlev, V.I. Suslyaev, A.V. Zhuravlev., E.Yu. Korovin // Russ. Phys. J. - 2018. - Vol. 60. - P. 1893-

1900.

51. Zeng X. Fundamentals of monitoring condensation and frost/ice formation in cold environments using thin-film surface-acoustic-wave technology / X. Zeng, H. Ong, L. Haworth, Y. Lu, D. Yang, M. Rahmati, Q. Wu, H. Torun, J. Martin, X. Hou, X. Lv, W. Yuan, Y. He, Y. Fu // ACS Applied materials & interfaces. - 2023. - Vol. 15, no. 29. - P. 35648-35663.

52. Firoozy N. Retrieval of young snow-covered sea-ice temperature and salinity evolution through radar cross-section inversion / N. Firoozy, A. Komarov, P. Mojabi, D. Barber, J. Landy, R. Scharien // Oceanic Engineering. - 2016. -Vol. 41, No. 2, pp. 326-338, 2016.

53. IT IS FOUNDATION. Database Summary. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https: //itis. swiss/virtual-population/tissue-properties/database/database-summary/.(дата обращения: 21.01.2024).

54. Vidjak K. Broadband Dielectric spectroscopy with a microwave ablation antenna / K. Vidjak, C. Hessinger, M. Cavagnaro // Sensors. - 2023. - Vol. 23, no. 5. - P. 1-21.

55. Water Structure and Science [Online]. Available: http s: //water.lsbu. ac. uk/water/water_structure_scienc e. html. (дата обращения: 28.04.2025).

56. Невежин В.Н. Обзор способов определения химических и биологических компонент в жидкостях при помощи СВЧ-устройств // XVII Международная научно- практическая конференция «Электронные средства и системы управления», 17 - 19 ноября 2021 г., Томск, Россия.

57. Abduljabar A.A. Double microstrip microfluidic sensor for temperature correction of liquid characterization / A.A. Abduljabar, H. Hamzah, A. Porch // in IEEE Microwave and wireless components letters. - 2018. - Vol. 28, No. 8. - P. 735-737.

58. Artemov V. The Dielectric properties and dynamic structure of water and ice. In: The Electrodynamics of water and ice // Springer series in chemical physics. Springer, Cham. - 2021. - Vol. 124. - P. 131-169.

59. Nevezhin V. Analysis of electrical parameters of various liquids in a coaxial cell / V. Nevezhin, A. Busygina, M. Komnatnov // 2022 Ural-Siberian conference on biomedical engineering, radioelectronics and information technology (USBEREIT). - 2022. - P. 313-317.

60. Bizhani H. Highly deformable porous electromagnetic wave absorber based on Ethylene-Propylene-Diene monomer/multiwall Carbon nanotube Nanocomposites / H. Bizhani, A.A. Katbab, E. Lopez-Hernandez, J.M. Miranda, R. Verdejo // Polymers (Basel). - 2020. - Vol. 12. - P. 1-14.

61. Chung D.D.L. Carbon materials for structural self-sensing, electromagnetic shielding and thermal interfacing // Carbon. -2012. - Vol. 50(9). - P. 33423353.

62. Chen J. Graphene oxide-deposited Carbon fiber/cement composites for electromagnetic interference shielding application / J. Chen, D. Zhao, H. Ge, J. Wang // Construction and building materials. - 2015. - Vol. 84. - P. 66-72.

63. Nam I.W. Synergistic effect of MWNT/fly ash incorporation on the EMI shielding/absorbing characteristics of cementitious materials / I.W. Nam, H.K. Lee // Construction and building materials. - 2016. - Vol. 115. - P. 651661.

64. Natalio F. Sustainable lightweight Biochar-Based composites with electromagnetic shielding properties / F. Natalio, T.P. Corrales, Y. Feldman, B. Lew, E.R. Graber // ACS Omega. - 2020. - Vol. 5. - P. 32490-32497.

65. Huang Y. Metal Oxide/Nitrogen-Doped Carbon nanosheet heteronanostructures as highly efficient electromagnetic wave absorbing materials / Y. Huang, W. Xue, X. Hou, R. Zhao // Molecules. - 2021. -Vol. 26. - P. 1-13.

66. Thomassin J.-M. Polymer/Carbon based composites as electromagnetic interference (EMI) shielding materials / J.-M. Thomassin, C. Jérôme, T. Pardoen, C. Bailly, I. Huynen, C. Detrembleur // Materials Science and Engineering: R: Reports. - 2013. - Vol. 74(7). - P. 211-232.

67. Karthik D. Activated Carbon derived from carbonization of Kevlar waste materials: A Novel single stage method / D. Karthik, V. Baheti, J. Militky, M.S. Naeem, V. Tunakova, A. Ali // Materials (Basel). - 2021. - Vol. 14, Iss. 6433. - P. 1-15.

68. Zhang Y. Confinedly implanted NiFe2O4-rGO: Cluster tailoring and highly tunable electromagnetic properties for selective-frequency microwave absorption / Y. Zhang, X. Wang,. M. Cao // Nano researsh. - 2018. - Vol. 11. - P. 1426-1436.

69. Jia Z. Progress in low-frequency microwave absorbing materials / Z. Jia, D. Lan, K. Lin, et al // J. Mater. Sci: Mater. electron. - 2018. - Vol. 29. -P. 17122-17136.

70. Рыжкин М.Е. Экранирование электрического поля в воде / М.И. Рыжкин, И.А. Рыжкин, А.В. Клюев // Письма в ЖЭТФ. - 2019. - С. 1-4.

71. Pillai R. Electrolytic drops in an electric field: A numerical study of drop deformation and breakup / R. Pillai, J.D. Berry, D.J.E. Harvie, M.R. Davidson // Physical review E. - 2015. - Vol. 92(1). - P. 1-15.

72. Tamburrano A. Coaxial waveguide methods for shielding effectiveness measurement of planar materials up to 18 GHz. / A. Tamburrano, D. Desideri,

A. Maschio, M. Sabrina Sarto // IEEE Transactions on electromagnetic compatibility. - 2014. - Vol. 56(6) - P. 1386-1395.

73. Wang Y. Hydro-sensitive sandwich structures for self-tunable smart electromagnetic shielding / Y. Wang, X-D. Cheng, W-L. Song, C-J. Ma, X-M. Bian, M. Chen // Chemical engineering journal. - 2018. - Vol. 344. -P. 342-352.

74. Jia X. Evaluation, fabrication and dynamic performance regulation of green EMI-shielding materials with low reflectivity: A review / X. Jia, Y. Li,

B. Shen, W. Zheng // Composites part B: Engineering. - 2022. - Vol. 233. -P. 1-23.

75. Abduljabar A.A. Multi-resonators, microwave microfluidic sensor for liquid

characterization / A.A. Abduljabar, H. Hamzah, A. Porch // Microwave and optical technology letters. - 2021. - Vol. 63(4). - P. 1042-1047.

76. Korostynska O. Electromagnetic wave sensing of NO3 and COD concentrations for real-time environmental and industrial monitoring /

0. Korostynska, A. Mason, M. Ortoneda-Pedrola, A. Al-Shamma'a // Sensors and actuators B: Chemical. - 2014. - Vol. 198. - P. 49-54.

77. Azimi Dijvejin Z. Smart low interfacial toughness coatings for on-demand de-icing without melting / Z. Azimi Dijvejin, M.C. Jain, R. Kozak, M.H. Zarifi, K. Golovin // Nature communication. - 2022. - Vol. 13, no 5119. - P. 1-12.

78. Пат. US9302777B2 США, МПК B64D15/20. Aircraft icing detector / N.O. Renno (US), A. Arbor (US). - №61/895,038; заявл. 23.10.2014; выдан 05.04.2016.

79. Madi E. A review of integrating ice detection and mitigation for wind turbine blades / E. Madi, K. Pope, W. Huang, T. Iqbal // Renewable and sustainable energy reviews. - 2018. - Vol. 103. - P. 269-281.

80. Seungwan K. Noninvasive in vitro measurement of pig-blood D-glucose by using a microwave cavity sensor / K. Seungwan, M. Harutyun, K. Jongchel, B. Arsen, L. Jung-Ha, E. Lkhamsuren, F. Barry, L. Kiejin // Diabetes research and clinical practice. - 2012. - Vol. 96, no. 3. - P. 379-384.

81. Kandwal A. Highly sensitive closed loop enclosed split ring biosensor with high field confinement for aqueous and blood-Glucose measurements / A. Kandwal, T. Igbe, J. Li, Y. Liu, S. Li, L.W. Y. Liu, Z. Nie // Scientific reports. - 2020. - Vol. 10(4081). - P. 1-9.

82. Guliy O.I. Sensor for ampicillin based on a microwave electrodynamic resonator / O.I. Guliy, B.D. Zaitsev, A.V. Smirnovc, O.A. Karavaeva,

1.A. Borodina // Biosensors and bioelectronics. - 2019. - Vol. 130. - P. 95102.

83. Zarifi M.H. High resolution microwave microstrip resonator for sensing applications / M.H. Zarifi, T. Thundat, M. Daneshmand // Sensors and actuators A: Physical. - 2015. - Vol. 233. - P. 224-230.

84. Narang R. Sensitive, real-time and non-intrusive detection of concentration and growth of pathogenic bacteria using microfluidic-microwave ring resonator biosensor / R. Narang, S. Mohammadi, M.M. Ashani, H. Sadabadi, H. Hejazi, M.H. Zarifi, A. Sanati-Nezhad // . Scientific reports. - 2018. -Vol. 8(1). - P. 1-10.

85. Asghar Qureshi S. Double-Layered metamaterial resonator operating at millimetre wave for detection of dengue virus / S. Asghar Qureshi, Z. Zainal Abidin, H.A. Majid, A.Y.I. Ashyap, C. Hwang See // International journal of electronics and communications. - 2022. - Vol. 146, no. 154134.

86. Luckasavitch K. Magnetically coupled planar microwave resonators for realtime saltwater ice detection / K. Luckasavitch, R. Kozak, K. Golovin, M.H. Zarifi // Sensors and cctuators A: Physical. - 2022. - Vol. 333, no 113245. - P. 1-9.

87. Abduljabar A.A. Multi-resonators, microwave microfluidic sensor for liquid

characterization / A.A. Abduljabar, H. Hamzah, A. Porch // Microwave and optical technology letters. - 2021. - Vol. 63(4). - P. 1042-1047.

88. Abdulkarim Y.I. Novel metamaterials-based hypersensitized liquid sensor integrating omega-shaped resonator with microstrip transmission line / Y.I. Abdulkarim, L. Deng, M. Karaaslan, O. Altmta§, H.N. Awl, F.F. Muhammadsharif, C. Liao, E. Unal, H. Luo // Sensors. - 2020. -Vol. 20(943). - P. 1-18.

89. Mason A. A resonant co-planar sensor at microwave frequencies for biomedical applications / A. Mason, O. Korostynska, M. Ortoneda-Pedrola, A. Shaw, A. Al-Shamma'a // Sensors and actuators A: Physical. - 2013. -Vol. 202. - P. 170-175.

90. Soprani M. Real-Time microwave, dielectric, and optical sensing of Lincomycin and Tylosin antibiotics in water: Sensor fusion for environmental safety / M. Soprani, O. Korostynska, A. Amirthalingam, J. Cullen, M. Muradov, E.N. Carmona, G. Sberveglieri, V. Sberveglieri, A. Al-Shamma'a // Journal of sensors. - 2018. - Vol. 2018. - P. 1-11.

91. Nakouti I. Detection of pathogenic bacteria in aqueous media: Assessing the potential of real-iime electromagnetic wave sensing / I. Nakouti, O. Korostynska, A. Mason, A.I. Al-Shamma'a // International journal on smart sensing and intelligent systems. - 2014. - Vol. 5. - P 1-6.

92. Frau I. Comparison of electromagnetic wave sensors with optical and low frequency spectroscopy methods for real-time monitoring of lead concentrations in mine water / I. Frau, O. Korostynska, A. Mason, P. Byrne // Mine water and the environment. - 2018.- Vol. 37. - P. 617-624.

93. Cataldo A. Quality and anti-adulteration control of vegetable oils through microwave dielectric spectroscopy / A. Cataldo, E. Piuzzi, G. Cannazza, E. De Benedetto, L. Tarricone // Measurement. - 2010. - Vol. 43(8). -P. 1031-1039.

94. Praveen Kumar A.V. Dielectric characterization of common edible oils in the higher microwave frequencies using cavity perturbation / A.V. Praveen Kumar, A. Goel, Ritish Kumar, A.K. Ojha, J. John, Jose Joy // Journal of microwave power and electromagnetic energy. - 2019. - Vol. 53. - P. 48-56.

95. IEEE Std-299-2007. IEEE Standard method for measuring the effectiveness of electromagnetic shielding enclosures

96. ASTM-D4935. Standard Test Method for Measuring the Electromagnetic Shielding Effectiveness of Planar Materials

97. Wilson P.F. Techniques for measuring the electromagnetic shielding effectiveness of materials. I. Far-field source simulation / P.F. Wilson, M.T. Ma, J.W. Adams // IEEE Transactions on electromagnetic compatibility. - 1988. - Vol. 30, no. 3. - P. 239-250.

98. Wilson P.F. A study of techniques for measuring the electromagnetic shielding effectiveness of materials / P.F. Wilson, M.T. Ma // Natl. Bur. Stand. Tech. Note 1095. - USA. - 1986. - 72 p.

99. Wagner N. Broadband electromagnetic characterization of two-port rod based

transmission lines for dielectric spectroscopy of soil / N. Wagner, B. Muller, K. Kupfer, F. Bonitz, M. Schiwing, A. Scheuermann // Proc. First European Conference on Moisture Measurement - Aquametry 2010. - Weimar, German. 2010. - Vol. 1. P. 228-237.

100. La Gioia A. Open-Ended Coaxial Probe Technique for Dielectric Measurement of Biological Tissues: Challenges and Common Practices / A. La Gioia, E. Porter, I. Merunka, A. Shahzad, S. Salahuddin, M. Jones, M. O'Halloran // Diagnostics (Basel). - 2018. - Vol. 8. P. 1-38.

101. Щелкунов С.А. Антенны (теория и практика) = Antennas (theory and practice) / С.А. Щелкунов, Г.Т. Фриис; перевод с английского под редакцией Л.Д. Бахрах. — М: Советское радио, 1965. — 604 с. : ил., табл., схем., граф.

102. Badic M. The failure of coaxial TEM cells ASTM standards methods in H.F. range / M. Badic, M.J. Marinescu // 2002 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility. - Minneapolis, MN, USA. 2002. - Vol. 1, P. 29-34.

103. Demakov A.V. Development of an improved coaxial cell for measuring the shielding effectiveness of materials / A.V. Demakov, M.E. Komnatnov // IOP Conference series: Materials science and engineering. - IOP Publishing, 2020. - Vol. 734, no. 1. - P. 1-6.

104. Патент на изобретение №2759079 РФ. Коаксиальная камера для измерения эффективности электромагнитного экранирования радиопоглощающих материалов. Авторы: А.В. Демаков, М.Е. Комнатнов, А.А. Иванов И.И. Николаев, Т.Р. Газизов Заявка №2020131978. Приор. изобр. 29.09.2020. Опуб. 09.11.2021. Бюл. №31.

105. Шайманов Н.Ю. Использование метода валидации выделением особенностей для сопоставления наборов экспериментальных или смоделированных данных / Н.Ю. Шайманов, В.П. Авраамов, А.А. Иванов, С.П. Куксенко // Програмные продукты и системы. - С. 310-317.

106. IEEE Standard for Validation of Computational Electromagnetics Computer Modeling and Simulations // IEEE Std. 1597.1-2022. - 2022. - P. 1-52.

107. He R. Robust Principal Component Analysis Based on Maximum Correntropy Criterion, / R. He, B.G. Hu, W.S. Zheng, Kong X.W. // IEEE Transactions on Image Processing. - 2011. - Vol. 20(6). - P. 1485-1494.

108. Nevezhin V. N. Estimation of water conductivity using a coaxial cell under temperature change / V.N. Nevezhin M.E. Komnatnov // 2024 IEEE 25th International conference of young professionals in electron devices and materials. - Altai , June 28 - July 2, 2024 - P. 1570-1574.

109. Невежин В.Н. Анализ электрических параметров жидкостей в коаксиальной камере при изменении температуры / В.Н. Невежин, А.В. Бусыгина, М.Е. Комнатнов // Ural radio engineering journal. - 2023. - Т. 7, №. 1. - С. 37-55.

110. Nevezhin V.N., Komnatnov M.E., Busygina A.V. Measurement of Insertion

Losses of Aqueous Calcium and Sodium Chloride Solutions in Liquid and Solid Aggregate States in a Coaxial Cell / V.N. Nevezhin, M.E. Komnatnov, A.V. Busygina // 2023 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW). - IEEE. - 2023. - P. 96-99.

111. Nevezhin V. Research of attenuation of the electromagnetic wave amplitude by organic materials in a coaxial cell / V. Nevezhin, M. Komnatnov, A. Busygina // 2022 International Ural conference on electrical power engineering (UralCon), Magnitogorsk, Russian Federation. - 2022. - P. 313317

112. ГОСТ 10007-80 Фторопласт-4. Технические условия. М.: Межгосударственный стандарт. - 2008. - 16с.

113. Institute of Electrical and Electronics Engineers. IEC/IEEE International Standard-Measurement Procedure for the Assessment of Specific Absorption Rate of Human Exposure to Radio Frequency Fields from Hand-held and Body-mounted Wireless Communication Devices: Human Models, Instrumentation, and Procedures (Frequency Range of 4 MHz to 10 GHz). -IEEE. - 2020.

114. Arndt S. Sea-ice surface properties and their impact on the under-ice light field from remote sensing data and in-situ measurements. - 2017. - 149 p.

115. Flatscher M. Measurement of complex dielectric material properties of ice using electrical impedance spectroscopy / M. Flatscher, M. Neumayer, T. Bretterklieber, B. Schweighofer // 2016 IEEE SENSORS, Orlando, FL, USA 2016. - 2017. - P. 1-3.

116. Невежин В.Н., Комнатнов М.Е. Оценка влияния тонкой пленки воды на частотные зависимости S-параметров линии передачи при положительной и отрицательной температурах // Труды учебных заведений связи. - 2024. - №. 5(10). - С. 24-33.

117. Демаков А.В. Разработка TEM-камеры для испытаний интегральных схем на электромагнитную совместимость / А.В. Демаков, М.Е Комнатнов // Доклады ТУСУР. - 2018. - №1 (21). - С. 52-56.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

Копии актов о внедрении результатов диссертационной работы

Мы, нижеподписавшиеся, зав. каф. телевидения и управления (ТУ), д.т.н., профессор, Газизов Т.Р., руководитель НИР по грантам РНФ №19-79-10162 и РНФ №19-79-10162-П, д.т.н., Комнатнов М.Е., настоящим актом подтверждаем факт использования следующих результатов диссертационной работы Невежина В.Н. при выполнении работ в рамках соответствующих НИР:

1. ¿-параметры коаксиальной камеры с органическими материалами и примесями с различным химическим составом, растворенных в воде. Оценки ослабления амплитуды волны органическими материалами в зависимости от их химического состава. Оценка влияния температуры и влажности на вносимые потери. Указанные результаты представлены в итоговом отчёте по гранту РНФ №19-79-10162 «Влияние температуры и влажности на взаимодействие рецепторов и источников электромагнитного излучения вблизи произвольно расположенных и частично замкнутых электромагнитных барьеров» (2021-2022 гг.). Эти результаты позволили подготовить победившую заявку на продолжение проекта.

2. Методика оценки вносимых потерь дистиллированной воды при разных температурах, ¿'-параметры коаксиальных камер с дистиллированной водой в контейнерах 5 мл и 10 мл, в диапазонах частот 10МГц-12ГГц и температур минус 50°С-100°С. Оценки вносимых потерь воды в трёх агрегатных состояниях на основе измеренных параметров. Частотные зависимости электропроводности воды с различным химическим составом. Указанные результаты представлены в отчёте по гранту РНФ №19-79-10162-П «Влияние температуры и влажности на взаимодействие рецепторов и источников электромагнитного излучения вблизи произвольно расположенных и частично замкнутых электромагнитных барьеров» (этап 1, 2022-2023 гг.). Эти результаты позволили перейти к этапу 2.

3. Методика вычисления удельной электропроводности воды на основе измеренных ¿-параметров коаксиальной камеры, при изменении её температуры. Методика представлена в итоговом отчёте по гранту РНФ №19-79-10162-П «Влияние температуры и влажности на взаимодействие рецепторов и источников электромагнитного излучения вблизи произвольно расположенных и частично замкнутых электромагнитных барьеров» (2023-2024 гг.). Этот результат позволил успешно завершить проект.

внедрения (использования) результатов диссертационной работы Невежина Виталия Николаевича

Зав. каф. ТУ, д.т.н., профессор

Руководитель проектов в рамках НИР по грантам РНФ №19-79-10162 и РНФ №19-79-10162-П

AKl

внедрения (использования) результатов диссертационной работы Невежина Виталия Николаевича

Мы, нижеподписавшиеся, зав. каф. телевидения и управления (ТУ), д.т.н., профессор, Газизов Т.Р., руководитель проектов госзадания FEWM-2020-0041, FEWM-2024-0005, д.т.н., профессор Заболоцкий A.M., настоящим актом подтверждаем факт использования следующих результатов диссертационной работы Невежина В.Н. при выполнении работ в рамках соответствующих НИР:

1. Сравнительный анализ типов жидкости в коаксиальной камере при помощи скалярного анализатора цепей. Частотные зависимости ^-параметров коаксиальной камеры с различным химическим составом жидкостей. Сравнительный анализ химического состава жидкостей, позволившие выявить и идентифицировать жидкости с различными химическими компонентами, находящиеся в растворе. Указанные результаты представлены в отчёте по проекту в рамках госзадания FEWM-2020-0041 «Комплекс фундаментальных исследований по электромагнитной совместимости» (этап 2, 2021 г.). Они позволили перейти к следующему этапу проекта.

2. Математическая модель для учета влияния температуры и влажности окружающей среды на ¿-параметры линий передачи, позволяющая моделировать влияние климатических факторов среды на электрические характеристики линий передачи печатной платы. Оценка ¿'-параметров с учетом неодинакового расположения льда и воды на соединителях линии передачи. Указанные результаты представлены в отчёте по проекту в рамках госзадания FEWM-2024-0005 «Методология автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры, функционирующей в условиях деструктивных воздействий» (этап 1, 2024 г.). Они позволили перейти к следующему этапу проекта.

FEWM-2020-0041, FEWM-2024-0005, д.т.н., профессор , , 2025 г,

Зав. каф. ТУ, д.т.н., профессор

Руководитель проектов госзадания

Т.Р. Газизов

A.M.Заболоцкий

2025 г.

АКТ

внедрения в учебный процесс результатов диссертационной работы Невежина Виталия Николаевича

Мы, нижеподписавшиеся, заведующий кафедрой телевидения и управления (ТУ), д.т.н. Газизов Т.Р. и заместитель заведующего кафедрой ТУ по учебной работе, Бусыгина А.В., настоящим актом подтверждаем факт внедрения в учебный процесс кафедры ТУ следующих результатов диссертационной работы Невежина В.Н.:

1. Методика по оценке электрофизических параметров органических материалов с различным химическим составом при разной температуре окружающей среды.

2. Методика по учету влияния температуры и химического состава водных растворов на их электрофизические характеристики.

3. Алгоритм построения модели линии передачи с жидкостями различного происхождения, учитывающий их электрофизические параметры.

Указанные результаты использованы при проведении практических занятий и лабораторных работ по дисциплине «Электромагнитная совместимость биомедицинских систем» магистратуры по направлению 11.04.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» и «Основы проектной деятельности» бакалавриата по направлениям 11.03.01 «Радиотехника», 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы», 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств» и 28.03.01 «Нанотехнологии и микросистемная техника», в 2020-2023 учебных годах.

Заведующий каф. ТУ, д.т.н., профессор

Заместитель заведующего каф. ТУ по учебной работе

А.В. Бусыгина

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное) Индивидуальные достижения